घर के वातावरण में स्वचालन उपकरणों के लिए मुझे किस प्रोटोकॉल का उपयोग करना चाहिए?

Question

मेरे पास एक घर में चीजों को स्वचालित करने के लिए एक परियोजना है। मैं एक डेवलपर हूं, लेकिन इलेक्ट्रॉनिक्स और IoT में एक शुरुआत कर रहा हूं।

मुझे वायरलेस तरीके से संवाद करने के लिए क्या उपयोग करना चाहिए? वाई-फाई, ब्लूटूथ ... मुझे कहां देखना चाहिए?

मुझे एक सस्ते, कम खपत और छोटे समाधान की आवश्यकता है, उदाहरण के लिए अतिरिक्त वायरलेस लाइट अवरोधक बनाना, या, मेरे घर के साथी के एकीकृत सर्किट आर्मलेट के साथ स्थानीय-त्रिकोणीयकरण जैसी चीजें करने की कोशिश करें (कोई कैदी नहीं हैं! घर बड़ा है यह एक "मशाल-मोड" होने के लिए है-ऊर्जा बचत के लिए रोशनी आपका अनुसरण करती है)

हम भोजन (मशरूम) भी उगाते हैं, इसलिए भविष्य में संस्कृतियों पर अनुकूलन किया जा सकता है। मैं भी कुछ दरवाजे खोलना / बंद करना चाहता हूं।

यह मॉड्यूलर होना चाहिए ताकि अंत में एक एपीआई शांत हो सके।

क्या IoT पर ब्लूटूथ-एकीकृत सर्किट रास्पबेरी पाई (सर्वर) द्वारा केंद्रीकृत है और वाई-फाई (या ब्लूटूथ के माध्यम से सीधे) द्वारा चलाया जा सकता है? मैं क्या खो रहा हूँ?

Comments

निश्चित रूप से बिजली की चिंता के कारण वाईफाई नहीं, संभव ब्लूटूथ कम ऊर्जा हालांकि विशेष रूप से साझा करने के संबंध में विशेष रूप से कल्पना में नंबर डिजाइन दोष हैं, संभवतः 2.4 GHz रेडियो / MCU चिप्स के बीच कुछ कस्टम योजना आपकी आवश्यकताओं के बजाय अधिक सटीक रूप से फिट करने के लिए डिज़ाइन की गई हैं। यदि आप मौजूदा उपकरणों के साथ संवाद करने की आवश्यकता है, तो BTLE का शाब्दिक अर्थ ज्यादातर समझ में आता है।

— क्रिस स्ट्रैटन

फोन के साथ संवाद करने के लिए अगर मैं इसे सीधे नहीं करता हूं, लेकिन रास्पबेरी पीआई पर कस्टम स्कीम के डेटा को छूट देकर संभालता हूं और फोन / एप्स के लिए वेब सेवा के साथ अपना सर्वर चलाता हूं? क्या आपके पास कस्टम स्कीम आदि के लिए सीखने का कोई अच्छा स्रोत है?

— मॉर्फियस

फिर आप दोनों छोरों पर कुछ कस्टम लागू कर सकते हैं। बस ध्यान रखें कि एसडी कार्ड पर निर्भरता के कारण पीआई नाजुक है जो बीमार समय पर बिजली की हानि को पसंद नहीं करता है।

— क्रिस स्ट्रैटन

निश्चित नहीं है कि आपको यह विचार कहां है कि 2.4 गीगाहर्ट्ज महंगा है, क्योंकि यह गलत है। ट्रान्सविसर्स एक मात्रा में, डॉलर के रूप में कम हैं। हालांकि, 25 मी गैर-लाइसेंस तंत्रों के लिए विश्वसनीय से कम हो सकता है, कम से कम अगर दीवारें या अन्य शोर स्रोत हैं। लोरा जैसी चीज को कम बिजली के साथ अधिक दूरी तक जाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, लेकिन डेटा की कुल दर और कुल मात्रा पर बहुत कम सीमाएं हैं।

— क्रिस स्ट्रैटन

मुझे यकीन नहीं है कि शेल्फ से कुछ भी हो सकता है, लेकिन बीटी-ले का विचार वाईफाई से जुड़े नोड्स द्वारा समर्थित है ताकि सीमा समझदार हो।

— सीन हुलिएन

Answer 1

यहां आपके पास 11 IoT प्रोटोकॉल की एक अच्छी सूची है जिनके बारे में आपको जानना आवश्यक है।

किसी दिन लिंक टूटने की स्थिति में एक सारांश है

ब्लूटूथ मानक: ब्लूटूथ 4.2 कोर विनिर्देश आवृत्ति: 2.4GHz (ISM) रेंज: 50-150 m (स्मार्ट / BLE) डेटा दरें: 1Mbps (स्मार्ट / BLE)

Zigbee मानक: IEEE802.15.4 के आधार पर ZigBee 3.0 आवृत्ति: 2.4GHz रेंज: 10-100 मीटर डेटा दरें: 250kbps

Z- वेव स्टैंडर्ड: Z-Wave Alliance ZAD12837 / ITU-T G.9959 फ्रीक्वेंसी: 900MHz (ISM) रेंज: 30m डेटा दरें: 9.6 / 40 / 100kbit / s

6LowPAN मानक: RFC6282 आवृत्ति: (अनुकूलित और ब्लूटूथ स्मार्ट (2.4GHz) या ZigBee या कम शक्ति आरएफ (उप-1GHz) रेंज सहित अन्य नेटवर्किंग मीडिया की एक किस्म पर इस्तेमाल किया: N / A डाटा दर: N / A

थ्रेड मानक: IEEE802.15.4 और 6LOWPAN आवृत्ति पर आधारित थ्रेड: 2.4GHz (ISM) रेंज: N / A डेटा दरें: N / A

वाईफाई मानक: 802.11 एन (आज घरों में सबसे आम उपयोग) के आधार पर: आवृत्ति: 2.4GHz और 5GHz बैंड रेंज: लगभग 50 मीटर डेटा दरें: 600 एमबीपीएस अधिकतम, लेकिन 150-200Mbps अधिक विशिष्ट है, चैनल आवृत्ति और प्रयुक्त एंटेना की संख्या पर निर्भर करता है (नवीनतम 802.11-एसी मानक 1Gbps के लिए 500Mbps की पेशकश करना चाहिए)

सेलुलर मानक: जीएसएम / जीपीआरएस / एज (2 जी), यूएमटीएस / एचएसपीए (3 जी), एलटीई (4 जी) आवृत्ति: 900/1800/1900/2100 मेगाहर्ट्ज रेंज: 35 किमी अधिकतम जीएसएम के लिए; HSPA डेटा दरों (विशिष्ट डाउनलोड) के लिए 200 किमी अधिकतम: 35-170kps (GPRS), 120-384kbps (EDGE), 384Kbps-2Mbps (UMTS), 600kbps-10Mbps (HSPA, 3-10Mbps (LTE))

एनएफसी मानक: आईएसओ / आईईसी 18000-3 फ्रीक्वेंसी: 13.56 मेगाहर्ट्ज (आईएसएम) रेंज: 10 सेमी डेटा दरें: 100-420kbps

Sigfox मानक: Sigfox आवृत्ति: 900MHz रेंज: 30-50 किमी (ग्रामीण वातावरण), 3-10 किमी (शहरी वातावरण) डेटा दरें: 10-1000bps

Neul Standard: Neul फ़्रिक्वेंसी: 900MHz (ISM), 458MHz (UK), 470-790MHz (व्हाइट स्पेस) रेंज: 10km डेटा दरें: 100kbps

लोरावन मानक: लोरावन आवृत्ति: विभिन्न रेंज: 2-5 किमी (शहरी वातावरण), 15 किमी (उपनगरीय वातावरण) डेटा दरें: 0.3-50 केबीपीएस।

इस पर विचार करें:

1. जितनी अधिक दूरी पर आप सिग्नल की जरूरत से ज्यादा बिजली की खपत को कवर करना चाहते हैं।

2. जितनी अधिक डेटा दर की आवश्यकता होती है, उतनी अधिक आवृत्ति होती है जिससे अधिक बिजली की खपत होती है।

इसलिए मैं एक कम आवृत्ति प्रोटोकॉल के लिए जाने का सुझाव देता हूं; ZigBee काफी अच्छी तरह से काम करता है, बहुत कम खपत करता है और यह काफी लोकप्रिय है। एकमात्र दोष यह है कि रास्पबेरी पाई में ZigBee ट्रांसमीटर शामिल नहीं है, आपको अतिरिक्त एडफ्रूट की आवश्यकता हो सकती है।

Comments

यह एक अच्छी सूची है, इसे अद्यतन रखने के लिए अच्छा होगा। कुछ चीजें मैं जोड़ूंगा; ब्लूटूथ 5 (डेटा दर और सीमा परिवर्तन) और मेष क्षमताएं, लोरा 300 केबीपीएस तक जा सकती हैं (वे मॉड्यूल हैं जिन्हें मैंने देखा है, लेकिन मुझे लगता है कि कुछ ऐसे हैं जो और भी अधिक जा सकते हैं)।

— डेकोब्राज़

Answer 2

साँप के उत्तर में दिए गए प्रोटोकॉल की सूची का उल्लेख करते हुए, ऐसा लगता है कि आपको 20-100 मीटर की रेंज, अच्छे कम-शक्ति प्रदर्शन (आदर्श रूप से निष्क्रिय, लेकिन मुझे किसी समाधान का पता नहीं है) के साथ एक प्रोटोकॉल की आवश्यकता है, और वास्तव में बहुत ज्यादा बैंडविड्थ नहीं किए गए भाग के लिए। इसके अलावा, आपको कुछ स्थिर नोड्स की आवश्यकता होती है जो एक शक्ति के दृष्टिकोण से कम विवश हो सकते हैं।

BT-LE सबसे व्यापक रूप से अपनाया गया प्रोटोकॉल है। दुर्भाग्य से, मुझे नहीं लगता कि आप एक सेल फोन को उसी तरह से फिर से उपयोग कर सकते हैं जैसे आप एक नोड का उपयोग करेंगे (जब तक कि आप प्रोटोकॉल के साथ विशुद्ध रूप से निष्क्रिय बातचीत पर भरोसा नहीं करते)। हालांकि, SoCs जो इस प्रोटोकॉल को प्रदान करते हैं, साथ ही फिटनेस ट्रैकर या हेडफ़ोन को सक्षम करने के लिए पर्याप्त परिधीय सामान्य हैं (और कल्पना में सुधार)।

यदि आप 2.4 गीगाहर्ट्ज़ रेडियो के साथ सबसे हाल के SoCs को देखते हैं, तो आप पाएंगे कि वे अक्सर केवल ब्लूटूथ से अधिक का समर्थन करते हैं (आप सही सॉफ़्टवेयर स्टैक को कॉन्फ़िगर करते हैं), इसलिए यदि आप एक अलग प्रोटोकॉल के साथ बेहतर परिणाम प्राप्त कर सकते हैं, तो इसकी जांच लायक है लेकिन फिर आपको अपने स्थिर नोड्स में एक और रेडियो जोड़ने की आवश्यकता का दंड है)। आपके उपयोग का मामला विश्वसनीय सिग्नल स्ट्रेंथ इंडिकेशन होने पर लगता है (समय की उड़ान सटीक नहीं है)।

डिजाइन में इस स्तर पर सबसे महत्वपूर्ण कार्यों में से एक पोर्टेबल डिवाइस के लिए एक पावर बजट और चार्जिंग प्रोफाइल का काम करना है। इससे स्लीप प्रोफाइल और ट्रांसमिशन फ्रिक्वेंसी पर असर पड़ेगा। आप शायद ट्रांसमिशन दर को अनुकूलित करने के लिए एक्सेलेरोमीटर का उपयोग करना चाहते हैं (चूंकि रेडियो संभवतः गति की जांच करने के लिए मतदान से अधिक ऊर्जा संचारित करेगा)।

Answer 3

स्नेक के उत्तर में सूचीबद्ध एक प्रोटोकॉल 433MHz / 868MHz / 915MHz के लिए रेडियो मॉड्यूल नहीं हैं, जिनमें से एक आपके देश में शौक / अनुसंधान बैंड को कवर करेगा, और इसका उपयोग कम बिजली नोड बनाने के लिए किया जा सकता है। RFM69 और NRF24L01 +।

https://www.mysensors.org/ ने इन्हें प्रोटोकॉल और गेटवे के साथ एक नेटवर्क सेटअप में डाल दिया है, जो सभी खुले स्रोत हैं, जो मौजूदा नियंत्रकों की एक सीमा तक बात करते हैं और सेंसर / नोड और कंट्रोलर दोनों पर विकास के बहुत सारे अवसर प्रदान करते हैं।

Answer 4

मैं नॉर्डिक SoC के कुछ समाधानों को देखूंगा जिनमें एकीकृत प्रोटोकॉल हैं। इसका एक अच्छा तरीका एक चिप है जो आपको विभिन्न परिदृश्यों का परीक्षण करने की अनुमति देगा, नॉर्डिक में एक चिपसेट में अधिकांश सामान्य प्रोटोकॉल (ब्लूटूथ, वाईफाई, IEEE, ANT आदि) के साथ SoC है।

मैं ब्लूटूथ के साथ शुरू करूंगा, इसका सबसे सरल, सबसे बहुमुखी IMHO समाधान। हालाँकि, मैं स्थानीय-त्रिभुज के बारे में निश्चित नहीं हूं, अपनी आवश्यकताओं के लिए एक ओवरकिल की तरह लगता है, शायद ब्लूटूथ बीकन में देखें।